Fusi nuklir adalah proses di mana dua inti atom ringan bergabung membentuk inti yang lebih berat, melepaskan energi dalam proses tersebut. Ini adalah proses yang sama yang memberi tenaga pada matahari dan bintang-bintang lainnya, serta menyediakan sumber energi yang sangat besar. Berbeda dengan fisi nuklir, yang memecah atom-atom berat untuk melepaskan energi, fusi menyatukan atom-atom tersebut. Fusi berpotensi menyediakan sumber energi bersih yang hampir tak terbatas, jika dapat dikontrol dan dipertahankan di Bumi.
Sederhananya, fusi nuklir melibatkan penggabungan inti dua atom ringan, seperti hidrogen, untuk membentuk satu atom yang lebih berat, seperti helium. Massa atom yang dihasilkan dan bahan sisa lebih kecil dari massa atom aslinya. Menurut persamaan Einstein, \(E = mc^2\) , kehilangan massa ini diubah menjadi sejumlah besar energi, dengan \(E\) adalah energi yang dihasilkan, \(m\) adalah massa yang hilang, dan \(c\) adalah kecepatan cahaya.
Proses ini memerlukan suhu dan tekanan yang sangat tinggi untuk mengatasi gaya tolak menolak elektrostatik antara inti bermuatan positif. Di inti matahari, tempat fusi terjadi secara alami, suhunya melonjak hingga di atas 15 juta derajat Celcius, dan tekanannya sangat besar, sehingga memberikan kondisi yang tepat bagi inti matahari untuk berada cukup dekat untuk melakukan fusi.
Ada beberapa jenis reaksi fusi yang mungkin terjadi, masing-masing dengan reaktan dan produk berbeda. Reaksi yang paling terkenal dan diteliti melibatkan isotop hidrogen: deuterium ( \(D\) ) dan tritium ( \(T\) ):
Dalam konteks fusi nuklir, radioaktivitas memainkan peran penting, khususnya dalam reaksi yang melibatkan tritium. Tritium adalah isotop radioaktif hidrogen, dengan waktu paruh sekitar 12,3 tahun, yang berarti ia meluruh seiring waktu, melepaskan partikel beta (elektron) dan berubah menjadi helium-3 yang stabil. Reaksi fusi DT menjadi perhatian khusus karena secara efisien menghasilkan sejumlah besar energi dan neutron yang dilepaskan dapat digunakan untuk menghasilkan lebih banyak tritium dari litium melalui proses yang dikenal sebagai aktivasi neutron:
\( \textrm{Litium-6} + \textrm{neutron} \rightarrow \textrm{Tritium} + \textrm{Helium-4} \)Mencapai fusi nuklir terkendali di Bumi merupakan suatu tantangan karena kondisi ekstrim yang diperlukan untuk proses tersebut. Dua pendekatan utama sedang dilakukan:
Fusi nuklir menawarkan sumber energi bersih dan hampir tak terbatas. Berbeda dengan bahan bakar fosil, fusi tidak menghasilkan gas rumah kaca atau limbah radioaktif yang berumur panjang. Bahan bakar untuk fusi, deuterium, dapat diekstraksi dari air laut, sehingga hampir tidak terbatas, dan tritium dapat dihasilkan dari litium, yang jumlahnya relatif melimpah. Ketika tantangan teknis dan ilmiah teratasi, fusi dapat berdampak signifikan terhadap produksi energi global, sehingga berkontribusi terhadap masa depan yang berkelanjutan dan netral karbon.
Fusi nuklir mewakili puncak pencapaian manusia dalam mencari solusi energi berkelanjutan. Meskipun matahari dengan mudah melakukan fusi pada intinya, mereplikasi proses ini di Bumi dalam kondisi terkendali tetap menjadi salah satu tantangan ilmiah dan teknik terbesar di zaman kita. Keberhasilan pengembangan energi fusi akan menandai tonggak penting dalam pencarian kita akan sumber energi yang bersih, aman, dan tidak ada habisnya, yang merevolusi cara kita memberdayakan dunia.
